热处理对双核铁酞菁电催化氧还原反应的影响

研究了Ar气氛中、不同热处理温度对双核单金属铁酞菁(bi-FePc)催化气体扩散电极上氧还原反应(ORR)的影响.采用紫外-可见光谱和热重-差热(TG-DTG)对bi-FePc的热稳定性进行分析:采用极化曲线法和交流阻抗法对电极性能进行了测试,并与没有催化剂的C电极进行了比较.研究发现热处理的bi-FePc对于氧的还原反应有着显著的影响.经过600℃处理后bi-FePc的催化效果最为明显.交流阻抗Nyquist图谱均显示了两个半圆的特征,采用Zview2.0阻抗谱分析软件对-0.2 V(vs.Hg/HgO)电位下的各交流阻抗图谱进行等效电路拟合.提出空气电极ORR反应的等效电路,说明氧在空气扩散电极上的还原反应由一电子转移步骤和随后的化学反应组成.并对等效电路中各动力学参数进行了解释.     

质子交换膜燃料电池膜电极组件研究

膜电极组件(MEA)是质子交换膜燃料电池的核心部件。系统地研究了MEA的组成和结构对其性能的影响。研究提出:催化层中掺杂Nafion聚合物的亲水电极比传统的催化层中掺杂PTFE的疏水电极性能有了较大的提高;不同种类质子交换膜对MEA的性能影响很大,Nafion112和Dow膜是目前比较适宜的质子交换膜;采用石墨类碳纸的电极性能高于采用碳纤维类碳纸的电极;电极催化层中Nafion聚合物的最佳含量比为30%左右。根据氢电极和氧电极反应难度的不同,提出为了减少催化剂的用量同时不显著影响电池的性能,氢电极的铂载量应该低于电极的观点,并通过了实验验证。     

PtCr/C-Nafion 膜氧电极的电催化活性

氧还原电催化剂的研究对聚合物电解质膜燃料电池技术的发展具有极其重要的意义。实验表明某些碳载铂的二元合金可以改善聚合物电解质膜燃料电池中氧还原的电催化性能。本工作的目的是考察ＰｔＣｒ／Ｃ作为氧电极催化剂的活性。采用松木碳为载体和水合肼为还原剂,通过化学还原沉积法制得Ｐｔ／Ｃ和ＰｔＣｒ／Ｃ催化剂。通过涂层和热压得到催化剂－Ｎａｆｉｏｎ膜电极。用电流－电位极化和恒电流放电法研究了催化剂－Ｎａｆｉｏｎ膜电极的性能。与Ｐｔ／Ｃ－Ｎａｆｉｏｎ膜电极比较,ＰｔＣｒ／Ｃ－Ｎａｆｉｏｎ膜电极对氧的电化学还原显示出高的活性。热处理催化剂的活性比未热处理的高。ＸＲＤ分析结果表明,热处理催化剂活性的提高看来主要是由晶格结构改变的结果引起的。     

阴极气体扩散对ZrO2电池性能的影响

为了方便研究气体扩散对ZrO2电池过程的影响,在ZrO2电池的阴极制造了一种延缓气体扩散的装置,使阴极气体扩散对电池过程的影响凸现出来;在阴极气体扩散速率大大减慢的情况下,发现了以下现象:在ZrO2电池的U/I曲线中出现极限电流,极限电流随着时间的延续会逐渐消失.提出了几个数学模型来解释这些现象:(1)极限电流表明阴极气体扩散已成为电池过程的速率控制步骤,用我们的公式模拟得到的U/I曲线与实验曲线能较好地吻合;(2)阴极区很低的氧分压使ZrO2电解质中产生自由电子,自由电子可以通过缔合而储存在ZrO2电解质中并加以不断累积,导致极限电流逐渐消失.     

利用小孔扩散规律研究气体扩散电极结构

分析了气体扩散电极在燃料电池发展中的重要性。利用小孔扩散规律中液体通过气孔的蒸腾与气体通过多孔电极参与电化学反应中相似之处,提出按照植物叶片上的小孔扩散规则来设计气体扩散电极的结构;通过简单的对比实验证实该研究思路的正确性,并设计了可行的研究方法。该研究方向的提出有利于多角度全面开展对气体扩散电极的研究,并促进生物学与物理化学渗流学科的交叉。     

过氧化氢阴极研究进展——阴极液条件的选择

介绍了近年来H2O2阴极液的研究进展,简单分析了H2O2浓度、阴极液电解质组成、阴极液温度和流量对H2O2 阴极性能的影响.     

Na~+对PEMFC Pt/C气体扩散电极的影响

采用燃料电池半电池体系模拟了质子交换膜燃料电池(PEMFC)中Na+污染气体扩散电极时的工况,研究了Na+对PEMFC常用的Pt/C气体扩散电极性能的影响.通过循环伏安曲线和电化学阻抗谱,测试了电极在Na+污染前后催化层电化学比表面积(ECA)和电极反应界面上的电荷转移电阻发生的变化.实验结果表明,随Na+污染浓度的增大,电极性能逐渐下降;污染后电极催化层电化学活性比表面积出现明显减少,当污染物浓度为10 000X 10-6时,ECA降低了43%;外加相同电位时,随Na+污染的增加,电极反应界面上的电荷转移电阻逐渐增大.Na+的存在对Pt/C气体扩散电极具有明显毒化作用.     

小孔气体扩散电极的放电机理探索

借鉴植物叶片高效传输的机理,以包含规则排列的贯通直孔的镍片作为骨架材料,与自制催化剂组成小孔气体扩散电极,在锌空气电池体系下与常规泡沫镍电极的放电性能进行比较,并考察不同孔径的小孔气体扩散电极之间的放电特征。结果表明,小孔气体扩散电极相比泡沫镍电极存在更好的放电性能,降低了电极在大电流密度工作时的极化过电位。当电流密度在低于1 000 mA/cm2工作时,放电性能与孔径大小成线性关系,孔径为50μm时,放电效率最佳。总结了小孔气体电极相对泡沫镍气体扩散电极放电效率明显改善,并随着孔径变化放电性能呈现尺度效应,内部结构稳定,间歇放电性能变化较小。     

Nafion 浸渍的 PEMFC 氧电极性能研究

研究了气体扩散层对聚合物电解质膜燃料电池（ＰＥＭＦＣ）膜电极性能的影响,并比较了Ｎａｆｉｏｎ浸渍和ＰＴＦＥ粘接两种电极制备工艺,分析了采用Ｎａｆｉｏｎ溶液浸渍氧电极后性能提高的原因。实验发现：气体扩散层影响膜电极性能,采用低电阻值的碳纸有利于膜电极性能的提高;采用Ｎａｆｉｏｎ溶液浸渍ＰＴＦＥ粘接的电极显著提高了电极性能,这归因于氧还原反应三维反应区的扩展。     

金属过氧化氢电池的发展及现状

对金属过氧化氢电池的发展历程及应用现状进行了综述,简述了国外工程化研究和国内的基础研究情况,针对国内外研制规模存在的差距,对电池结构设计和成组技术进行了简要介绍.     

锰离子及过氧化氢对质子交换膜稳定性的影响

采用热重及红外光谱技术研究了全氟磺酸离子膜与锰离子及过氧化氢溶液的相互作用,使用热重分析法(TGA)考察了锰离子、过氧化氢浓度及浸渍时间对膜稳定性的影响;热重分析表明降解膜磺酸基团热解峰温几乎消失,在高温区生成新的热解峰温。测定了腐蚀膜的扫描电镜(SEM)、动态热机械分析(DMA)、阻抗电导率和热寿命。等温质量损失表明在空气气氛及200℃时,腐蚀前后膜的红外光谱振动峰没有变化,但是在315℃受热时,-CF2-基团在1 210 cm-1处伸缩振动峰强度下降67.7%;在空气气氛中等温失重膜的转化率远大于在氮气气氛中的非等温失重。     

氢氧等离子体合成过氧化氢过程的能效研究

为提高氢氧等离子体合成H2O2技术的能量效率,通过分析放电过程的反应器能效及电源能量注入效率,确定了影响合成总能效的主要因素。考察了反应器电极间距、电源放电频率及注入功率对反应器能效和电源能量注入效率的影响。发现减小电极间距、提高放电频率和注入功率有利于提高反应器能效,但不利于提高电源能量注入效率。本研究中可以得到150 gH2O2/kWh的反应器能效,但由于较低的电源能量注入效率,致使合成H2O2的总能效不超过9 gH2O2/kWh。因此,提高等离子体法合成H2O2过程的总能效,不仅需要设计高能效的等离子体反应器,还需为反应器负载开发适配的电源,而后者是提升该技术能量效率的关键。     

采用UV/H2O2体系进行烟气脱硫脱硝的实验研究

为寻求一种高效的烟气多污染物脱除技术,采用UV/H2O2体系进行烟气脱硫脱硝实验研究。在自制的鼓泡反应器上考察模拟烟气成分、H2O2溶液浓度和催化剂等影响因素对脱硫脱硝效率的影响,得出了最佳实验条件。当pH值保持在3.3左右,氧气体积浓度大于6%,溶液温度在45℃以下,加入金属催化离子时,SO2及NOx的脱除效率可达到95%以上。对实验结果进行了讨论和分析,认为该技术有望用于现有传统湿式脱硫技术的改造,使其具有同时脱硫脱硝功能。     

Research on flaky and vertical gas diffusion electrode

Inbatteriesandfuelcells ,theelectrochemicalreactionsonlytakeplaceonthethree phaseinterfacewherethegas ,theliquidandthesolidcoexist Thegasdiffusionelectrodeisproduced En largingthethree phaseinterfaceisthemostsignificantmethodtorealizethehighefficiencyutilizationofthebatteriesandfuelcells Manyresearchersstudythegasdiffusionelectrodefromimprovingthecatalystpointofview[1-6] Butwetrytochangethelaying outmodeoftheelectrodetoenlargethethree phaseinterfacewithoutexpandingthevolumeofthegasdiffusionel…     

In2O3作为锌电极代汞缓蚀剂的研究

通过析氢实验和极化曲线研究了代汞缓蚀剂In2O3对锌电极的影响。同时,制做实验电池研究了In2O3在锌银电池中的实际应用情况。结果表明:In2O3对锌电极具有较好的缓蚀效果,可以明显地降低锌电极的析氢量,缓蚀性能与HgO相近,但In2O3和HgO对锌电极都有一定的钝化作用。     

单片立式气体扩散电极初探

介绍了一种新型气体扩散电极——片状立式气体扩散电极三相界面的工作原理和优点,这种片状电极可用于气体参与反应的金属一空气电池和燃料电池。介绍了电极的制备方法,并以锌一空气单电池为例介绍了单电极的电池装置。通过实验比较了不同的聚四氟乙烯含量配方以及不同基体的单片电极在相同的实验条件下分别进行的放电性能,实验得出结论：FTFE的含量为10％和表面均匀程度高时,电池性能较好。